張振宇,孫躍,*,袁桂琴
(1.中國地質(zhì)科學院地球物理地球化學勘查研究所,河北 廊坊 065000;2.自然資源部地球物理電磁法探測技術重點實驗室,河北 廊坊 065000;3.國家現(xiàn)代地質(zhì)勘查工程技術研究中心,河北 廊坊 065000)
為滿足國土資源領域改革發(fā)展對標準化工作提出的新要求,原國土資源部組織修訂完成了2016 版《國土資源標準體系》,勘查技術標準子體系是在以往地質(zhì)礦產(chǎn)領域標準體系成果進行梳理、總結(jié)后的基礎上,根據(jù)地質(zhì)礦產(chǎn)領域工作實際需要,開展地質(zhì)礦產(chǎn)領域標準體系建設研究,依據(jù)標準體系的構(gòu)建原則,建立了分類科學、結(jié)構(gòu)合理、層次分明的地質(zhì)礦產(chǎn)標準體系,為地質(zhì)礦產(chǎn)領域標準化規(guī)劃和管理提供依據(jù)。
勘查技術標準子體系包括地球物理勘查標準、地球化學勘查標準、探礦工程標準、遙感地質(zhì)調(diào)查標準(由中國地質(zhì)調(diào)查局航遙中心負責)4 個子體系,每個子體系在標準體系整體層次上分為兩層,第一層為通用標準;第二層按不同專業(yè)門類進一步劃分。地球物理勘查技術標準子體系第一層為地球物理勘查通用標準;第二層即為按重、磁、電、震、放、溫、井中物探、物探測井及其他地球物理9 個門類標準群。地球化學勘查技術標準子體系第一層為地球化學勘查通用標準;第二層依據(jù)采樣介質(zhì)不同劃分為巖石地球化學、土壤地球化學、沉積物地球化學、氣體地球化學、生物地球化學、水地球化學、綜合地球化學、生態(tài)環(huán)境地球化學及其他地球化學9 個門類標準群。鉆坑探標準子體系第一層為鉆坑探通用標準;第二層為鉆探工藝與技術、鉆探工程裝備、鉆探設備與鉆具檢測、坑探技術、坑探設備與材料、其他鉆坑探技術6 個門類標準群(周晨,2021)。
隨著地質(zhì)調(diào)查工作服務方向由礦產(chǎn)資源向包括礦產(chǎn)資源在內(nèi)的地、礦、海、水、林、草和濕地等多門類自然資源轉(zhuǎn)變,工作領域由陸域為主向陸海統(tǒng)籌、陸海并重轉(zhuǎn)變,由淺部向淺部深部并重、進軍深海深空轉(zhuǎn)變,工作內(nèi)容由資源調(diào)查向資源、環(huán)境、災害、空間等多要素調(diào)查轉(zhuǎn)變,由僅注重資源數(shù)量向數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)“三位一體”綜合評價轉(zhuǎn)變,勘查技術標準體系需適應新時期地質(zhì)調(diào)查工作的新要求,保優(yōu)勢、托領域、補短板,需要在新領域超前布局(干勇等,2021;龍陸軍等,2021)。
勘查技術標準體系的研制以支撐服務自然資源與國土空間規(guī)劃和生態(tài)文明建設為目的,保障地質(zhì)調(diào)查勘查技術標準供給,結(jié)合當前地質(zhì)調(diào)查勘查技術工作任務和未來發(fā)展方向,研制地球物理勘查、地球化學勘查和鉆探工程標準子體系。
本次勘查技術標準體系的研制,針對現(xiàn)有標準進行了調(diào)研評估,對不能滿足當前工作要求的提出標準修訂建議,對目前應用效果顯著且尚無標準的成熟技術,建議盡快開展標準研制工作,力求做到各項標準齊全無遺漏。同時,編制過程中兼顧了本體系內(nèi)、外部標準和其他子體系之間的協(xié)調(diào),避免子體系之間的交叉與重復。標準體系的研制以服務當前及未來一段時期地質(zhì)調(diào)查工作為目標,按專業(yè)劃分為3 個子體系,各子體系以方法技術(或應用)體系分類為依據(jù)做進一步細分,使標準體系表收錄標準在排序上與方法技術分類體系相匹配,便于標準的查找與使用。標準體系編制充分考慮了各專業(yè)技術現(xiàn)階段和未來發(fā)展情況,給出未來可能制定相關標準的位置和制修訂時間建議,為今后可能發(fā)展的技術與應用預留了空間位置(魯培耿,2022)。
新版勘查技術標準體系結(jié)構(gòu)采用分類層次結(jié)構(gòu)(圖1)。其中,第一層為勘查技術通用標準,由地球物理勘查、地球化學勘查、鉆探工程3 個學科通用的標準組成。第二層第一個子體系為地球物理勘查標準子體系。該子體系中第一層為地球物理勘查通用標準,第二層橫向上分為重磁測量技術標準、電法測量技術標準、地震測量技術標準、測井和井中地球物理勘查技術標準和地球物理綜合方法應用標準5 個門類標準群。第二個子體系為地球化學勘查標準子體系,該子體系中第一層為地球化學勘查通用標準,第二層橫向上分為地球化學測量技術標準、礦產(chǎn)地球化學勘查技術標準、生態(tài)地球化學調(diào)查技術標準3 個門類標準群。第三個子體系為鉆探工程標準子體系。該子體系中第一層為通用標準,第二層橫向上分為鉆探工藝技術標準、鉆探裝備與材料標準2 個門類標準群。
2.4.1 地球物理勘查子體系
防治措施。一是選抗病品種。二是種子處理。曬種:將種子攤在席上3 cm,翻曬2-3天,可提高種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢,并能殺死種子表示的病菌。藥劑拌種:先用1%水拌濕種子,然后用25%粉銹寧或用25%瑞毒霉按種子重量的0.07%-0.1%拌種防種子黑穗病。三是輪作倒茬,合理施肥。
(1)結(jié)構(gòu)變化。國土資源標準體系(2016 版)中,地球物理勘查子體系按方法劃分為重力勘查、磁力勘查、電法勘查、地震勘查、放射性勘查、地溫勘查、井中地球物理勘查、測井和其他地球物理技術標準9 個門類,其中“其他地球物理技術標準”主要是少量的綜合地球物理方法應用標準。本次在門類細分中劃分為重磁、電法、地震、測井及井中地球物理、地球物理綜合方法應用5 個門類,把按測量參數(shù)分布于各門類的“井中地球物理標準”與“測井類標準”整合為一類“測井及井中地球物理”,并將少量的核地球物理測量標準歸入該類中。
(2)內(nèi)容變化。從當前解決復雜地質(zhì)問題所用地球物理方法看,多領域應用、多參數(shù)觀測、多方法綜合應用已經(jīng)成為地球物理方法技術的優(yōu)勢,未來發(fā)展空間巨大。因此,新體系中研究規(guī)劃了“地球物理綜合方法應用”標準,新增了灘涂區(qū)、地熱、水資源、城市地質(zhì)調(diào)查、干熱巖、陸域天然氣水合物等多項利用地球物理方法技術組合進行勘查的技術標準,主要支撐國家能源、資源安全、水資源勘查、城市地質(zhì)等相關領域,拓寬了子體系覆蓋范圍,以適應地球物理勘查技術轉(zhuǎn)型升級。
2.4.2 地球化學勘查子體系
(1)結(jié)構(gòu)變化。國土資源標準體系(2016 版)中,地球化學勘查子體系按6 種采樣介質(zhì)和資源勘查、生態(tài)環(huán)境、其他地球化學測量等劃分為9 個門類。因地球化學勘查技術現(xiàn)行標準總體數(shù)量不多,本次對門類劃分進行了整合,調(diào)整后劃分為地球化學測量方法、礦產(chǎn)地球化學勘查和生態(tài)地球化學調(diào)查3 個門類。
(2)內(nèi)容變化。結(jié)合當前地球化學勘查技術應用發(fā)展情況,重點對生態(tài)地球化學勘查門類的標準進行了研究規(guī)劃(關養(yǎng)利等,2021)。新增了土地質(zhì)量評價與監(jiān)測系列標準、土地有益元素地球化學調(diào)查與評價系列標準、生態(tài)地球化學監(jiān)測與預警系列標準,以及土壤碳庫評價標準;在資源勘查方面,新增了原生暈測量、構(gòu)造疊加暈測量技術標準以及清潔能源頁巖氣、干熱巖、陸域天然氣水合物地球化學勘查技術標準等,主要支撐國家能源、資源安全、生態(tài)文明建設和自然資源管理、低碳安全高效的能源戰(zhàn)略,支撐地球化學勘查更好地發(fā)揮技術優(yōu)勢。
2.4.3 鉆探工程子體系
(1)結(jié)構(gòu)變化。國土資源標準體系(2016 版)中,鉆坑探技術標準子體系包含了鉆探工藝與技術、鉆探工程裝備、鉆探設備與鉆具檢驗、坑探技術、坑探設備與材料、其他鉆坑探技術,共6 個門類。按照當前綠色勘查總體要求,坑探工作很少應用或不再應用,本次未規(guī)劃坑探標準制修訂,產(chǎn)品類標準也不再列入標準體系。鉆探工程子體系最終整合為鉆探工藝技術、鉆探裝備與材料2 個門類。
(2)內(nèi)容變化。2016 版體系鉆探工藝技術類標準只有9 項標準,本次大量增加了該類標準,擴充至27項標準,主要體現(xiàn)綠色勘探,包含生態(tài)環(huán)境調(diào)查、地下水污染調(diào)查、頁巖氣、干熱巖、陸域天然氣水合物、地殼深部探測科學鉆探等技術標準,大大拓寬了鉆探工程標準子體系覆蓋范圍。
新版地質(zhì)調(diào)查勘查技術標準體系共收錄地球物理勘查、地球化學勘查、鉆探工程標準201 項。其中,勘查技術通用標準8 項、地球物理勘查標準80 項、地球化學勘查標準50 項、鉆探工程標準63 項。
2000 年以來,一大批勘查技術標準開展了制修訂,對規(guī)范地質(zhì)調(diào)查中勘查技術的應用起到重要作用,但仍有部分現(xiàn)行標準不能滿足當前工作需求,亟待修訂。例如,隨著技術和儀器的發(fā)展,目前可控源音頻大地電磁法數(shù)據(jù)采集方式、采集參數(shù)、處理方法和儀器參數(shù)指標都發(fā)生了變化,數(shù)據(jù)采集方式由原來的標量測量發(fā)展到張量測量,數(shù)據(jù)處理方法由原來的視電阻率反演發(fā)展到目前的單場反演。目前,發(fā)布實施的《可控源音頻大地電磁法技術規(guī)程》僅涉及標量測量、矢量測量,不包含張量測量的相關內(nèi)容,數(shù)據(jù)處理和反演還是模擬大地電磁測深法的相關理論,因此急需修訂。
在近幾年的地質(zhì)調(diào)查工作中,一些新的勘查技術方法逐步成熟并得到較好的示范應用,目前尚無相應的技術標準可遵循,不利于新技術方法的全面應用。例如,iFTEM-II 型固定翼時間域航空電磁測量系統(tǒng)是由中國地質(zhì)調(diào)查局地球物理地球化學勘查研究所自主研制的時間域航空電磁測量系統(tǒng),系統(tǒng)技術指標達到國際先進水平,填補了中國自然資源大深度高分辨航空電磁法勘查技術裝備空白,目前該方法在內(nèi)蒙古興安盟科右中旗高力板、吉林白城-松原研究區(qū)開展了以支撐服務水文地質(zhì)調(diào)查為目標的航空電磁測量,應用示范初顯成效,對深部斷裂、古河道、地下水等方面勘查效果顯著。目前急需制定時間域航空電磁法測量相關標準,以便促進該方法技術的發(fā)展和推廣應用。
部分發(fā)布實施的行標急需升級為國標。例如,大地電磁測深法作為一種認識地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)重要的地球物理方法,成熟度高,普及面廣,在支撐能源、礦產(chǎn)、水和其他戰(zhàn)略資源安全保障,推進地球系統(tǒng)科學發(fā)展和地質(zhì)科技創(chuàng)新,服務生態(tài)文明建設方面發(fā)揮著巨大作用。
國內(nèi),關于大地電磁測深法的相關標準有兩項,分別是DZ/T 0173-2022 和SY/T 5820-2014,主要代表的是自然資源領域地質(zhì)調(diào)查和能源領域陸域石油勘探兩大應用研究方向。隨著中國陸域大地電磁基礎網(wǎng)建設工作的實施,大地電磁測深工作的目的與自然資源領域、能源領域和其他行業(yè)領域所關注的重點有所不同,行業(yè)技術標準具有局限性。目前,需要一個更寬泛領域、更具普適性的大地電磁測深法的相關標準來指導。因此,迫切需要制定大地電磁測深法相關國家標準,規(guī)范和指導大地電磁測深法在不同領域的相關工作。
面對地質(zhì)調(diào)查轉(zhuǎn)型升級新需求,地球物理勘查技術可在能源資源、礦產(chǎn)資源、水資源、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、災害地質(zhì)、生態(tài)地質(zhì)等多領域發(fā)揮作用,但是目前已有或正在研制的地球物理勘查技術標準,仍以單方法技術標準為主,綜合技術方法應用的標準偏少,不能充分滿足當前地質(zhì)調(diào)查工作的需要。同時,針對特定勘查目標,需要采用多種技術方法進行綜合勘查,以達到多維度、多參數(shù)、立體勘查的目的。目前,針對特殊景觀區(qū)開展綜合地球物理勘查的技術標準很少,如清潔能源地熱勘查、城市地下空間探測、深部礦產(chǎn)資源探測、水資源勘查、陸域非常規(guī)資源勘查等,尚未形成相應的地球物理勘查技術標準(姚震等,2019)。未來,應思考按照針對不同景觀區(qū)綜合地質(zhì)調(diào)查方法技術和按照解決特定地質(zhì)問題有效方法技術組合兩大類對綜合方法應用型標準進行規(guī)劃研制。
全國土地質(zhì)量地球化學勘查調(diào)查工作已全面展開,調(diào)查成果服務地方經(jīng)濟發(fā)展成效顯著。1∶5 萬土地質(zhì)量地球化學勘查調(diào)查工作成果的多項指標得到充分利用,在特色土地資源的評價與開發(fā)利用方面潛力無限,尤其是對人生命健康有益元素的土地資源評價,會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。目前,僅建立了天然富硒土地劃定標準,尚缺乏其他有益元素土地資源評價系列標準,土地質(zhì)量綜合監(jiān)測預警技術標準有待建立與完善,支撐土地質(zhì)量變化預警預報和防治工作。此外,對地球化學勘查技術在土壤碳庫、碳達峰、碳中和等方面相關領域動態(tài)跟蹤還沒有系統(tǒng)開展,標準預研究工作有待起步。
在基礎條件保障能力建設方面,隨著基準網(wǎng)絡和檢驗場建設工作推進的需求,配套的技術標準保障能力尚不能完全滿足工作需要,進行必要標準的研制或修訂應提到議事日程,以適應各類地球物理勘查地球化學勘查基準網(wǎng)、檢驗場等對地球圈層要素探測、觀測和監(jiān)測技術體系建設需要??辈榧夹g涉及方法種類多、測量參數(shù)多、方法標準多,不同方法應用千差萬別。例如,針對即將實施的全國陸域大地電磁基礎網(wǎng)建設,完善的大地電磁基礎網(wǎng)測量方法技術尚未形成統(tǒng)一的標準。在地球物理勘查地球化學勘查信息化建設方面,面向未來,為適應天-空-地-海一體化地質(zhì)調(diào)查、監(jiān)測、探測等地質(zhì)大數(shù)據(jù)體系建設,尚缺乏基于地質(zhì)大數(shù)據(jù)的專業(yè)數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)鏈整合等相關標準,不利于地質(zhì)大數(shù)據(jù)人工智能信息化管理要求(孫躍等,2022)。
結(jié)合當前地球物理勘查重點工作任務,在清潔能源、地下水資源、深部資源、陸域非常規(guī)資源、地下空間探測、地質(zhì)災害、生態(tài)環(huán)境等技術方法應用領域,加快研制方法綜合應用的技術標準,滿足新時期地質(zhì)調(diào)查工作轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要。加大對綜合地球物理勘查方法應用效果的跟蹤與研究,及時抓住標準制定最佳時機,開展標準研制工作,支撐地球物理勘查技術在多領域更好地發(fā)揮作用。因此,《城市地震勘探技術規(guī)范》《灘涂區(qū)地球物理勘查技術規(guī)范》《地熱地球物理勘探技術規(guī)范》《水資源地球物理勘查技術規(guī)范》《干熱巖地球物理勘查技術規(guī)范》《深部地球物理勘查技術要求》等相關綜合應用類標準需陸續(xù)開展研制。
隨著人們對健康要求的日益增加,土地質(zhì)量地球化學勘查調(diào)查有益元素評價成果逐漸被廣泛關注,對動植物必需的Ca、Fe、Zn、Se、Mn、Si 等有益元素通過土壤進入食物鏈,進而影響人類健康。為更好地推動土地質(zhì)量地球化學勘查調(diào)查成果服務民生、服務百姓、服務經(jīng)濟,助農(nóng)增收,為支撐生態(tài)文明建設——土地資源生態(tài)安全,結(jié)合土地質(zhì)量地球化學勘查技術方法研究與應用情況,應加強有益元素土地資源評價與劃定系列標準的制定,建立健全土地質(zhì)量綜合監(jiān)測、評價、預警標準,為準確判斷土地質(zhì)量變化趨勢,及時發(fā)出預警預報提供支撐。因此,《土地質(zhì)量地球化學監(jiān)測技術規(guī)范》《土地質(zhì)量地球化學預警技術要求》《土地有益元素地球化學調(diào)查與評價規(guī)范》等相關標準亟需制定。同時,跟蹤熱點,開展碳庫研究、碳達峰、碳中和相關課題的研究,拓展勘查地球化學勘查應用新領域,捕捉標準制定最佳時機,及時制定《土壤碳庫評價規(guī)范》《二氧化碳地球化學測量技術規(guī)程》等相關標準,引導技術向綠色勘查新領域延伸,服務國家生態(tài)系統(tǒng)的建設和保護。
21 世紀,地球科學發(fā)展到“地球系統(tǒng)科學”新階段,為人類認知地球和綠色可持續(xù)發(fā)展提供科學支撐。提升基礎保障條件和信息化水平,為創(chuàng)新發(fā)展提供標準保障。為此,應密切跟蹤地球物理勘查地球化學勘查基礎條件保障能力建設動態(tài),收集標準化工作需求,有針對性地開展急需標準的制修訂工作。例如,當前結(jié)合綜合地球物理基準網(wǎng)絡和觀測體系建設,應編制完善《大地電磁基礎網(wǎng)測量方法技術要求》《大地電磁區(qū)域調(diào)查規(guī)范》等配套的技術標準,實現(xiàn)從探測到觀測、監(jiān)測工作范式的跨越。
信息技術與勘查技術領域的深度融合,將推動地質(zhì)勘查工作模式發(fā)生質(zhì)的轉(zhuǎn)變。在勘查技術信息化建設方面,應建立基于地質(zhì)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)計算分析、信息挖掘等相關技術標準,服務于大數(shù)據(jù)時代云計算、人工智能、信息化管理要求,滿足天-空-地-海一體化地質(zhì)大數(shù)據(jù)體系建設(魏東琦等,2022)。
標準化是自然資源科學管理的技術基礎,是推進自然資源治理體系和治理能力現(xiàn)代化建設的重要手段,在支撐自然資源事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展中發(fā)揮著基礎性和引領性作用。勘查技術高質(zhì)量發(fā)展的標準體系,是地質(zhì)調(diào)查轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展的重要保障。新版勘查技術標準體系的研制,在領跑和優(yōu)勢領域積極占位,新興和交叉領域超前布局,強優(yōu)勢、拓領域、補短板,強化了勘查技術標準化的頂層設計,構(gòu)建了勘查技術新發(fā)展格局,為推進地球物理勘查、地球化學勘查、鉆探工程相關技術領域的標準化工作提供了科學依據(jù),同時也為地球物理勘查、地球化學勘查、鉆探工程領域未來的發(fā)展應用方向指明了方向,為構(gòu)建地質(zhì)調(diào)查工作新理論、新技術、新方法和新業(yè)務體系提供技術支撐。